Skyactiv X autó motor és sport technológia díjjal

A Mazda legmodernebb motorja elnyeri a Media Alapító Paul Pietsch-díját

Az autós motorok és sportmédia minden évben átadja az innovatív technológiai fejlesztésekért járó nemzetközi Paul Pitch-díjat. Abban az időben, amikor az elektromos mobilitást egyre inkább a belső égésű motor helyettesítésére tekintik, a Paul Pietsch 2020 díjat csak egy ilyen hőmotorért ítélték oda. Van azonban avantgárd jellege. Egyetlen másik vállalat sem érte el a keverést, mint a benzinmotor, és az öngyulladást, mint a dízelmotort, mindkét sorozat motorjának előnyeivel egy gyártási modellben. Ez az alkalom, hogy ismét elmondhassuk Önnek a készülék működését.

A dízelmotorokhoz hasonló benzinbefecskendezési nyomással, gyújtógyertya-gyújtással, öngyulladással, folyamatosan változó "λ"-val a Skyactiv X valóban forradalom az autóiparban.

A Mazda HCCI motorjának fejlesztése 30 évre nyúlik vissza, és nagyrészt a Wankel motor fejlesztése során végzett rendkívül mélyreható üzemanyag-elemzésen alapul. A mérnökök több generációját képezik ezen az alapon, ami sok fejfájást és problémát okoz, de rengeteg tapasztalatot is hoz.

A forgómotor mélyén találták meg a homogén keverésű és öngyulladásos gépek első prototípusait. A Wankel-motor platformként szolgál a különféle turbóval kapcsolatos technológiák fejlesztéséhez is - ez az RX-7, amely az elemi VNT turbófeltöltőket, ikerjet turbinákat és a kaszkádos tankolást egy olyan benzinmotorban vezeti be, amelyet csak a Porsche használt.

Az X-akták

A jelenlegi Skyactiv X közvetlen alapja azonban a Skyactiv G és Skyactiv D benzines gépek már bevált új generációja. Ha megnézi az ezekben a készülékekben bemutatott megoldásokat, óhatatlanul azt tapasztalja, hogy bizonyos mértékig „megvalósult”. „Az új SPCCI üzemben az égésterek elemzése során szerzett tapasztalatoktól az áramlási turbulenciáig.

E hipotézis szerint a Skyactiv X hatékonysága 2 százalékkal haladja meg a Toyota Prius (Atkinson-ciklust használó) 39ZR-FXE benzinmotor hatékonyságát, de maga a Mazda tisztában van azzal, hogy ez a maximális pont nem a legfontosabb pont. A legtöbb esetben a motor részterhelés mellett jár, és a benzinmotor átlagos hatékonysága drámaian csökken. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a legtöbb esetben a Skyactiv X szélesen nyitott pillangószeleppel működik, a szivattyú veszteségei jelentősen csökkennek és az átlagos hatékonyság növekszik. Ez a magas tömörítési arányt kombinálva a hatékonyság együttes növekedését eredményezi.

Nagy eredmény a Mazda mérnökei számára az a tény, hogy Skyactiv X-jük homogén és öngyulladó üzemmódban működik, nagyon széles sebesség- és terhelési tartományban. A gyakorlatban egyesíti a dízel- és benzinmotorokban alkalmazott folyamatokat, de hasonló a gáz-dízelmotorokhoz és a sovány égésű benzinmotorokhoz. Ez utóbbi normál és rossz területeket is termel, de velük ellentétben, ahol a folyamat teljes egészében a vaku elejével történik, a Mazda esetében a rossz keverék egy gyújtógyertya segítségével spontán meggyullad.

Mi folyik a Skyactiv X-ben? Az összes olyan kísérleti motor, amely az eddig létrehozott HCCI üzemmód alapján működik, nagyon komplex öngyulladás-szabályozáson alapul (a kompresszió során fellépő hő és nyomás, valamint az üzemanyag, gázok és levegő közötti előzetes kémiai reakciók alapján), instabil működési paraméterekkel, számos üzemmódban haladva. a motor normál működéséhez. A Mazda motorja mindig gyújtógyertyát használ égésindítóként. A benzinmotor normál működésétől való eltérés azonban a későbbi eseményekben rejlik. Ez sokkal kiegyensúlyozottabbá teszi a különböző módokba való átállást, és a HCCI szabályozásának ez a módja stabil és stabil folyamatot eredményez.

A dolgok elméletben

A Skyactiv X alapja a szívó, négyhengeres, 0,5 literes Skyactiv G, amely önmagában is jó alap, nagy hatékonysággal. Ezenkívül hengerenként 16,3 liter térfogatú, ez optimális az égési folyamatok sebessége szempontjából. A HCCI működésének feltételeinek megteremtése érdekében a geometriai tömörítési arányt 1: 95-re növelték. Így a keverék olyan hőmérsékletre sűrűsödik, amely közel van a benzin legtöbb frakciójának öngyulladási hőmérsékletéhez, átlagos oktánszámmal XNUMXH és a motor normál üzemi hőmérsékletével.

Számos érzékelő adatai alapján, amelyek között minden hengeren négy nyomásérzékelő a kulcsfontosságú, a számítógép dönti el, hogy melyik üzemmódot válassza. Ez utóbbit több funkcionális zóna alapján határozzák meg, a motor fordulatszámától és terhelésétől (más szóval a gázpedál lenyomásának mértékétől) függően. Az SCV nevű speciális örvénymodul (beleértve a speciális levegőszabályozó szelepet az egyik szívónyílásban) segítségével intenzív turbulens áramlás jön létre a henger tengelye körül. A körülményektől függően, valamint a kompressziós és égési nyomás felhalmozódási görbéinek, valamint számos más, előre definiált "térképeken" szereplő paraméternek az összehasonlítása alapján a többnyílású befecskendező olyan nyomáson fecskendezi be az üzemanyagot, amely megközelíti a közös nyomócsöves dízelmotorok első generációinak nyomását. rendszerek. - 300-1200 bar - több adagban. Ez egy hosszú impulzustól (normál fáklyázási folyamatban) több impulzusig történik a szívó- és kompressziós löket során (öngyulladási üzemmódban). Nyilvánvalóan a benzinmotor rekord befecskendezési nyomása is kulcsfontosságú elem a keverék kialakításában. Felmerül azonban egy logikus kérdés - hogyan fog megváltozni a teljes paraméterkészlet, ha és mikor kell alacsonyabb motorteljesítményre és turbófeltöltésre váltani, a hengernyomás növekedésével, valamint az üzemanyag-adagok növelésének szükségességével ...

Minden gyorsabban történik

A Mazda SPCCI szabadalma 44 oldalas, és azt részletezi, hogy az autó az idő jelentős részében gyújtógyertya öngyújtás (SPCCI) üzemmódban működik. A szabályozás működése során többféle SPCCI öngyulladási módra épül - egy többnyire gyenge keverékű, egy többnyire normál keverékű és egy kissé dús keverékű. A befecskendezési és örvénylő konfiguráció minden esetben a tengely körül koncentrikusan különböző összetételű (rétegződésű) rétegeket hoz létre, gazdagabb belső zónával (levegő:tüzelőanyag arány kb. 14,7-20:1) és karcsúbb külső zónával (35). -50:1). A belső megfelelő "gyúlékonysággal" rendelkezik, a külső pedig elérte az öngyulladás kritikus hőmérsékletét a dugattyú felső holtpontja közelében az összenyomás során. A gyújtógyertya szikrája beindítja a belső zóna begyulladását, aminek következtében a hőmérséklet és a nyomás erősen megemelkedik, és ez a többi egyidejű spontán meggyulladását idézi elő. Mivel nincs villanófront, a nitrogén-oxidok képződésének küszöbértéke alatti hőmérsékleten fordul elő, ami drasztikusan csökkenti a nitrogén-oxidok jelenlétét, és a gyenge homogén keverék teljesebb égést és nagyon alacsony mennyiségű részecske, szén-monoxid és szénhidrogének.

Az üzemi körülményektől függően – például közepes fordulatszámon és nagy terhelésen, és minden esetben nagy fordulatszámon – a mechanikus kompresszor működésbe lép, hogy több levegőt biztosítson és tovább fogyjon a keverék. Bár célja nem a teljesítmény növelése, de hozzájárul az autó jó dinamikus tulajdonságaihoz. A szabadalom azt is megemlíti, hogy az autó turbófeltöltős lehet, és logikusan az alacsonyabb kipufogóhőmérséklet miatt változtatható geometriájú turbina is használható. Egyelőre azonban egyszerűbbé vált az érzékenyebb mechanikus kompresszorral történő vezérlés (feltéve, hogy ez a meghatározás kompatibilis a Skyactiv X-szel). A Mazda mérnökei szerint a turbófeltöltő használatára csak később kerülhet sor.

Fontos megjegyezni, hogy sikerült olyat alkotniuk, amire senki másnak nem volt képes – legalábbis nem sorozatos formában. Sok szenzorparamétert összehasonlítanak az üzemmódválasztás előre beállított viselkedésével, de a gyakorlatban az "SPCCI Mode" jelzés a legtöbbször megjelenik a Mazda kijelzőjén, még nagyon alacsony és nagyon magas fordulatszám-tartományban is – még nagyon alacsony fordulatszámon is. fordulat/perc A Mazda3 simán halad a hatodik fokozatban.

Hogyan történik ez a való életben?

Egy ilyen hosszú elméleti rész után végre eljött az idő, hogy megválaszoljuk azt a kérdést, hogy végül mihez vezet mindez a gyakorlatban. A benzineshez hasonlóan az autó is könnyen felveszi a sebességet és gyorsan reagál. A tesztek során, beleértve az Iskar-szurdokban való emelkedőket és kanyarokat, normál intercity és országúti üzemmódot, a Mazda 3 Skyactiv X körülbelül 5,2 l/100 km tartományban tartja fogyasztását. A németországi kollégák által elért átlagos tesztfogyasztás 6,6 l / 100 km, de ebben benne van a nagy sebességű vezetés is. Egy gazdaságos vezetési vizsgán 5,4 l/100 km-t érnek el, ami 124 g/100 km CO2, ami egyenrangú az Audi A3 2.0 TDI-vel, a BMW 118d-vel és a Mercedes A 200d-vel. Megjegyzendő azonban, hogy a bonyolult működési folyamat ellenére ennek a gépnek nincs szüksége bonyolult gázkezelési technológiákra, másrészt az igen nagy nyomású befecskendező rendszer megnöveli a költségét. Másrészt egy kis mechanikus kompresszor olcsóbb, mint egy turbófeltöltő, ezért érdemes a dízel és a benzinmotorok közé helyezni.

A motor összhangban van a Mazda 3 dinamikus karakterével és jó beállításaival a kellemes kanyarodás érdekében. A kormányzás precízen van elrendezve, az autó semleges viselkedést mutat, ami azt mutatja, hogy a hátsó kerekeket csak éles provokációk esetén forgatja el. Ehhez járul még az asszisztens rendszerek és felszerelések jó keveréke, amelyek a Mazdánál különböző szintű felszerelések részét képezik. A vezérlés új ergonomikus összetételéről már eleget beszéltünk. A funkciókat nem a monitor vezérli, egyszerűen és kényelmesen kezelhetők. Összességében a belső tér olyan finom könnyedség és minőség érzetet kelt, amely sok évvel ezelőtt csak a luxusmodellekben volt megtalálható. Röviden: a Skyactiv X működik – és valóban feldob.